科创中国

新能源及节能技术,可再生清洁能源技术

生物能源是我国战略性新兴产业，秸秆、粪污、超期超标粮食等废弃生物质是生产生物能源的原料，我国每年总量约50亿吨，如其规模化利用每年可提供千万吨运输燃料和百亿立方生物天然气。《国家“十四五”规划和2035年远景目标纲要》提出“推进秸秆综合利用和禽畜粪污资源化利用，加快发展生物能源等产业”，而生产企业在国家补贴优惠政策退出后在盈亏“生死线”上艰难运营。生物能源生产中存在催化效率低、工艺集成度低和废污排放大等瓶颈问题，菌株和工艺落后于美国、德国企业，是制约我国生物能源产业发展的关键。 秸秆、粪污、玉米等生物质的化学组成差异大，开发与原料和产品匹配的菌株和工艺，实现生物能源及副产品联产，是亟待解决的核心难题。本项目以菌株基因工程选育和技术开发集成为核心，在菌株—工艺—绿色生产方面取得了突破，实现“污水零排，节能增效”的生物能源绿色化多产品联产，成果入选亚洲有价值研究”、“中国生物技术研究最佳成果”，2021年获第48届日内瓦国际发明展金奖，项目完成单位被国家工信部批准为生物质能源行业唯一的绿色工厂。

项目主要创新成果如下： （1）创建了高效多基因编辑方法，发现了激酶调控菌株的新机制，构建的新酵母和梭菌产醇发酵浓度达到报道最高值，使发酵水耗节省30%以上；木霉新菌株纤维素酶生产强度340 FPU/L/h，降解秸秆性能达到全球工业酶主导企业诺维信同等水平；研发了基于发酵尾气气提循环和膜分离的集成技术，突破了工艺能效低的瓶颈，菌株和工艺应用于生物能源、菌剂等企业。 （2）开发了木霉菌预处理秸秆、发酵尾气循环和梭菌利用CO2的甲烷发酵增产新技术，实现CO2—酸醇—甲烷的二次生物转化，甲烷含量提升到70%，产气水平取得突破；研制了复合菌剂及其用于沼渣、秸秆等废弃物制备生物肥技术，实现原料分级利用及百万立方沼气/生物天然气和万吨级生物肥联产提质增产。 （3）开发了利用超期粮食的超高浓度发酵技术，建立了多参数代谢通量模型和在线分析方法，每吨乙醇蒸汽消耗由行业最佳水平***吨降至***吨，乙醇发酵浓度***% (v/v)，比传统企业高25%以上，实现乙醇和DDGS饲料联产，DDGS品质由国标二级提高到一级；在30万吨装置实现拌料零补水和污水零排放，经鉴定处于“国际领先水平”。

项目牵头完成单位大连理工大学是教育部直属全国重点大学，是国家“211工程”和“985工程”重点建设高校，也是世界一流大学A类建设高校。学校有中国科学院和中国工程院院士13人、中国科学院外籍院士1人、瑞典皇家工程院院士1人。学校的工程学和化学学科领域入选国家世界一流学科建设名单。有一级学科国家重点学科4个，二级学科国家重点学科6个。目前有9个学科领域位列世界前百分之一，4个学科领域位列世界前千分之一。

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